(57)【要約】      （修正有）【課題】並列配置された回転体の回転軸それぞれの回転周期変動を、より少ない検出器で検出する検出機構を備え付けた装置を案出する。【解決手段】伝達機構を介してモータの駆動力で回転駆動する回転体と、当該回転体の回転軸を中心に環状に配設された複数の被検出部と、前記複数の被検出部間の通過時間を検出する検出器と、前記通過時間に基づいて前記回転体の所定周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、前記振幅と位相に基づいて前記回転周期変動を補正するように前記モータの回転を制御する回転制御手段とを備えた駆動制御装置であって、複数の回転体を並列に配置した駆動制御装置において、前記検出器は前記複数の回転体のうち隣接する回転体の被検出部それぞれを検出できる位置に配設され、複数の回転体が隣接しない回転体にはさらに１個配設されている。【選択図】  図２
2006189660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと伝達機構と、当該伝達機構を介して前記モータの駆動力で回転駆動される回転体と、
前記回転体の回転軸を中心に環状に配設された複数の被検出部と、
前記複数の被検出部間の通過時間を検出する検出器と、
前記通過時間に基づいて前記回転体の所定の回転周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、
前記振幅と位相に基づいて前記回転周期変動を補正するように前記モータの回転を制御する回転制御手段とを備えた駆動制御装置であって、複数の回転体を並列に配置した駆動制御装置において、
前記検出器は前記複数の回転体のうち隣接する回転体の被検出部それぞれを検出できる位置に配設され、複数の回転体が隣接しない回転体にはさらに１個配設されていることを特徴とする回転体駆動制御装置。
【請求項２】
モータと伝達機構と、当該伝達機構を介して前記モータの駆動力で回転駆動される回転体と、
前記回転体の回転軸を中心に環状に配設された複数の被検出部と、
前記複数の被検出部間の通過時間を検出する検出器と、
前記通過時間に基づいて前記回転体の所定周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、
前記振幅と位相に基づいて前記回転周期変動を補正するように前記モータの回転を制御する回転制御手段とを複数並列に配置した駆動制御装置において、
前記検出器は前記複数の回転体の回転軸上に、前記回転軸を１軸ずつ挟むように配設されていることを特徴とする回転体駆動制御装置。
【請求項３】
前記回転軸のうち隣接する回転軸どうしの前記被検出部は、前記回転軸心方向にずらして配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転体駆動制御装置。
【請求項４】
前記複数の被検出部は前記所定周期の４分の１周期ごとに配設され、前記隣接する回転軸どうしの前記被検出部は前記所定周期の８分の１周期ずれて前記検出器を通過することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の回転体駆動制御装置。
【請求項５】
前記複数の被検出部のうち少なくとも一つの被検出部は他の被検出部と大きさが異なることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の回転体駆動制御装置。
【請求項６】
前記検出器は磁気を検知し、前記被検出部は磁力を有し、前記複数の被検出部のうち少なくとも一つの被検出部は他の被検出部と磁極が異なることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の回転体駆動制御装置。
【請求項７】
前記検出器は支持体により一体型で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６記載の回転体駆動制御装置。
【請求項８】
前記回転体は感光体ドラムであることを特徴とする請求項１乃至請求項７記載の回転体駆動制御装置を用いた画像形成装置。
【請求項９】
前記回転体の回転軸と同軸にある歯車は前記感光体ドラムよりも大きな径を持つ大口径歯車であることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記被検出部は、前記モータ１回転に相当する周期を４等分する周期で配設された組合せを、前記感光体ドラム１回転に相当する周期を４等分する周期毎に配設されていることを特徴とする請求項８又は請求項９記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体を駆動する駆動手段と、当該駆動手段の駆動速度を制御する駆動速度制御手段とを有し、回転体の回転周期変動を検出する検出手段を有した回転体駆動制御装置、さらには、それを含む画像形成装置に関するものであり、
回転体の回転周期変動を検出して、前記回転周期変動を補正制御してこれを解消することができ、これを感光体ドラムの回転駆動装置に利用することで、感光体ドラムの回転周期変動、歯車の回転周期変動を検出して、感光体ドラムや歯車の回転周期変動を解消する感光体ドラム駆動制御装置、歯車駆動制御装置、並びにそれらを搭載した画像形成装置を構成することができるものである。
【背景技術】
【０００２】
図１を用いて画像形成装置の説明をする。
図１は、４色タンデム型カラープリンタ等のカラー画像形成装置であり、制御器５によって画像形成装置全体を制御している。多数の感光体ドラム１ａ〜１ｄのうち、感光体ドラム１ａはブラック、１ｂはシアン、１ｃはマゼンタ、１ｄはイエローがそれぞれ潜像される。また、露光装置２ａ〜２ｄによって所望の潜像が感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成される。感光体ドラム１ａ〜１ｄはモータ６ａ〜６ｄによってそれぞれ回転駆動され、転写紙７を搬送するベルト３はベルト駆動モータ４によって駆動される。
次に、図１の画像形成装置の動作について説明する。
画像形成が開始されると、転写紙７が図示しない給紙ユニットからベルト３まで搬送され、ベルト３で各色の感光体ドラム上に順次搬送される。このとき、露光装置２ａ〜２ｄによって真上から感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像される。この部分にトナーが吸着され、転写紙７が通過するときに感光体ドラムの真下においてトナーが転写紙７へ転写される。図１に示すような画像形成装置において、各色の感光体ドラム１ａ〜１ｄはＤＣブラシレスモータ等で駆動されるが、次のＸ，Ｙの影響によって、形成した画像において副走査方向の位置ずれが発生する。
Ｘ：トルクリップル等によるモータ回転周期変動
Ｙ：歯車の累積ピッチ誤差、回転軸の偏心等による伝達駆動系誤差
例えば、図１において、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転軸とモータ６ａ〜６ｄ間を遊星歯車による伝達機構とする場合に上記影響によって画像の位置ずれが発生するが、これらの誤差は、図１の形態に限らず、１つの感光体を用いてリボルバー方式で複数の色を形成し、重ねて出力する形態や、１つの感光体で単色画像を形成する形態においても同様の影響により画像の位置ずれが発生する。
【０００３】
図１の方式は、カラープリンタ等のカラー画像形成装置においては画像を高速に出力することが可能であるので、現在はこの方式が主流となっている。しかしこの形態では、特に各色で形成した画像の位置ずれが色の重ね合せのずれ、いわゆる色ずれとなり、画質の劣化が顕著に現れる。
従来のカラー画像形成装置では、画質向上のためにいくつかの対策が施されている。ＤＣサーボモータの回転周期変動に対しては、モータ軸回転角速度を検出してフィードバックする制御系を用いている。また、伝達駆動系の誤差に対しては、感光体ドラム軸にロータリーエンコーダを設け、その検知結果によりモータ６ａ〜６ｄの回転を制御する方法を用いていた。さらには、感光体ドラム軸と同一軸上にある歯車の最大偏心位置を製造工程で検出して、４つの感光体ドラム軸にある歯車偏心位置を調節して組み付けることで、偏心による回転周期変動夫々の位相を同期させ、これにより色ずれを軽減していた。複数の感光体ドラム間の周期的な回転周期変動の位相を同期させて色ずれを軽減する方法として、特公平８−１０３７２号公報に記載されているもの、特開２０００−１３７４２４号公報に記載されているものがある。この従来技術では、各色の感光体ドラムに関する回転周期変動の位相が同一となる基準位置を予め設けて、回転周期変動の位相を一致させるように回転駆動させて同一箇所を転写している。また、前述したように、複数の感光体ドラム軸歯車の最大偏心位置を検出して、複数色の色重ね時に色ずれを軽減するように、組み付けによって高精度な軸合せを行って、位相を調節する方法がある。
【０００４】
しかし、以上の従来方法によって感光体ドラム回転周期変動による色ずれの影響を軽減するように回転周期変動の位相を合せても、回転周期変動の振幅値は各々の感光体ドラムで異なる。この振幅値の差が影響して、各色の画像を重ね合わせたときに、画素の色ずれが発生する。つまり、感光体ドラムの回転周期変動の位相をお互いに合せて相対的な色ずれ量を小さくしても、回転周期変動の振幅の差だけ色ずれが生じてしまう。したがって、色ずれを軽減した高品質の出力画像を得るためには、振幅の絶対量を低減させる必要がある。この場合、ドラム１回転に相当する回転周期変動の振幅値が与える画素の位置ずれへの影響が、他の回転周期変動の振幅値が与える画素の位置ずれへの影響と比較して大きいことが知られている。これは、感光体ドラム上での画素形成過程における露光位置と転写位置の２箇所で位置ずれが発生することに起因することである。
【０００５】
回転周期変動の振幅を低減させる公知技術として、回転周期変動を周波数分析して、補正対象の周波数成分を検出し制御する技術がある。この技術に関する従来例として特開２００２−０７２８１６号公報に記載されたものがある。この従来技術の問題点は、回転周期変動を検出するエンコーダのスリットあるいは検出部を多数必要とし、このために構成の高コスト化が避けられないことである。
そこで、本発明者はこの解決策として、画像品質に影響を与える回転周期変動のみを狙って検出し、制御する装置をすでに考案した（特願２００４−１２９９０６号）。この新たな装置は、従来のエンコーダが一定時間間隔ごとの回転角度を計測するのに対して、一定回転角度毎の通過時間を計測することで回転周期変動を検出している。
【０００６】
上記の新たな装置は、感光体ドラムの回転軸に対して軸対称に検出器を配置することで、回転周期変動の検出精度を大幅に高められることが確認されている。また、複数の検出器を配置して検出精度を高める公知技術としては、特開平７−１４０８４４号公報に記載されているもの、特開平６−３２４０６２号公報に記載されているもの、特開平１０−３１０２７号公報に記載されているものがある。特開平７−１４０８４４号公報のものでは、感光体ドラムの回転軸に対して配置するエンコーダ装置の検出器を回転軸中心に対象に配置することで、演算装置において検出信号を平均化して、検出誤差を解消している。また、特開平６−３２４０６２号公報のものでは、回転軸中心に対向する検出器２個の組合せを２組以上配置することで、組数以下の回転次数成分とその逓倍成分に相当する検出誤差を解消している。さらに、特開平１０−３１０２７号公報のものは、１個の発光素子に対して２個の受光素子を配置し、それぞれの受光素子がエンコーダ板上の同一スリットを検知した時間差から回転角速度を検出することで、エンコーダ板取付け偏心を解消する技術である。
【０００７】
【特許文献１】特公平８−１０３７２号公報
【特許文献２】特開２０００−１３７４２４号公報
【特許文献３】特開２００２−０７２８１６号公報
【特許文献４】特開平７−１４０８４４号公報
【特許文献５】特開平６−３２４０６２号公報
【特許文献６】特開平１０−３１０２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特開平７−１４０８４４号のものでは、検出器を一つの回転体に対して２個配置する必要があるため、その分だけ高コストになるという問題があり、また、特開平１０−３１０２７号のものでは、同一スリットの通過を検知するための同期処理が複雑になることに加えて、同一スリット通過時間差が微小であるため検出誤差に対して過敏であるという問題がある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、タンデム型の回転体駆動制御装置を対象に、安価かつ簡単な構成で回転周期変動を正確に検出するとともに、回転体の回転周期変動を効率的に抑制して高品質の画像を得ることができる回転体駆動制御装置およびそれらを用いた画像形成装置を提供することである。
そして、本発明が解決しようとする技術課題は、並列配置された回転体の回転軸それぞれの回転周期変動を２個の検出器で検出し、かつ、検出器の個数を回転軸数の２倍分は必要としない検出機構を備え付け、前記検出機構をもって回転軸の回転周期変動を検出し、補正制御する装置を案出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
〔解決手段１〕
請求項１に係る発明の解決手段は、モータと伝達機構と、当該伝達機構を介して前記モータの駆動力で回転駆動される回転体と、当該回転体の回転軸を中心に環状に配設された複数の被検出部と、前記複数の被検出部間の通過時間を検出する検出器と、前記通過時間に基づいて前記回転体の所定周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、前記振幅と位相に基づいて前記回転周期変動を補正するように前記モータの回転を制御する回転制御手段とを備えた駆動制御装置であって、複数の回転体を並列に配置した駆動制御装置において、
前記検出器は前記複数の回転体のうち隣接する回転体の被検出部それぞれを検出できる位置に配設され、複数の回転体が隣接しない回転体にはさらに１個配設されていることである。
【００１０】
〔解決手段２〕
請求項２に係る発明の解決手段は、モータと伝達機構と、当該伝達機構を介して前記モータの駆動力で回転駆動する回転体と、当該回転体の回転軸を中心に環状に配設された複数の被検出部と、前記複数の被検出部間の通過時間を検出する検出器と、前記通過時間に基づいて前記回転体の所定周期に関する回転周期変動の振幅と位相を生成する振幅位相生成手段と、前記振幅と位相に基づいて前記回転周期変動を補正するように前記モータの回転を制御する回転制御手段とを備えた駆動制御装置であって、複数の回転体を並列に配置した駆動制御装置において、
前記検出器は前記複数の回転体の回転軸上に前記回転軸を１軸ずつ挟むように配設されていることである。
【００１１】
〔解決手段３〕
請求項３に係る発明の解決手段は、請求項１又は請求項２に係る発明の解決手段を前提として、前記回転軸のうち隣接する回転軸どうしの前記被検出部を、前記回転軸心方向にずらして配設することである。
【００１２】
〔解決手段４〕
請求項４に係る発明の解決手段は、請求項１、請求項２又は請求項３に係る発明の解決手段を前提として、前記複数の被検出部は前記所定周期の４分の１周期ごとに配設され、前記隣接する回転軸どうしの前記被検出部は前記所定周期の８分の１周期ずれて前記検出器を通過することである。
【００１３】
〔解決手段５〕
請求項５に係る発明の解決手段は、請求項１乃至請求項４に係る発明の解決手段を前提として、前記回転軸の間に配設された前記複数の被検出部のうち少なくとも一つの被検出部は、他の被検出部と大きさが異なることである。
【００１４】
〔解決手段６〕
請求項６に係る発明の解決手段は、請求項１乃至請求項４に係る発明の解決手段を前提として、前記検出器は磁気を検知し、前記被検出部は磁力を有し、前記複数の被検出部のうち少なくとも一つの被検出部は他の被検出部と磁極が異なることである。
【００１５】
〔解決手段７〕
請求項７に係る発明の解決手段は、請求項１乃至請求項６に係る発明の解決手段を前提として、前記検出器は支持体により一体型で形成されていることである。
【００１６】
〔解決手段８〕
請求項８に係る発明の解決手段は、請求項１乃至請求項７に係る発明の解決手段を前提として、前記回転体は感光体ドラムであることである。
【００１７】
〔解決手段９〕
請求項９に係る発明の解決手段は、請求項８に係る発明の解決手段を前提として、前記回転体の回転軸と同軸にある歯車は前記感光体ドラムよりも大きな径を持つ大口径歯車であることである。
【００１８】
〔解決手段１０〕
請求項１０に係る発明の解決手段は、請求項８又は請求項９に係る発明の解決手段を前提として、前記被検出部は、前記モータ１回転に相当する周期を４等分する周期で配設された組合せを、前記感光体ドラム１回転に相当する周期を４等分する周期ごとに配設されていることである。
【発明の効果】
【００１９】
〔請求項１に係る発明の作用効果〕
請求項１の回転体駆動制御装置においては、異なる回転軸に配設されている被検出部の通過時間を共通の検出器で検出しているので、検出器の配置数を減らすことができる。
【００２０】
〔請求項２に係る発明の作用効果〕
請求項２の回転体駆動制御装置においては、検出器を回転軸と同一線上に配置しているので、簡易に検出器と軸受を同一の側板で形成でき部品点数を減らすことができる。
【００２１】
〔請求項３に係る発明の作用効果〕
請求項３の回転体駆動制御装置においては、異なる回転軸に配設されている被検出部どうしが確実に接触せずに回転するので、重度の接触による被検出部の損傷を防ぐことができ、また、軽度の接触による検出精度の低下を防ぐことができる。
【００２２】
〔請求項４に係る発明の作用効果〕
請求項４の回転体駆動制御装置においては、回転軸それぞれの被検出部を所定周期の４分の１周期ごとに配設され、隣接する回転軸どうしの被検出部は所定周期の８分の１周期ずれているので、回転軸それぞれに対する所定周期の回転周期変動を検出するのに最適な構成にでき、かつ、隣接する回転軸の被検出部が互いに接触あるいは混同することを防ぐことができる。
【００２３】
〔請求項５に係る発明の作用効果〕
請求項５の回転体駆動制御装置においては、大きさの異なる被検出部は検出器での検知情報が他の被検出部と異なるので、回転軸の回転基準位置とすることができる。
【００２４】
〔請求項６に係る発明の作用効果〕
請求項６の回転体駆動制御装置においては、検出器は磁極の異なる被検出部の通過を検知することで、回転軸の回転基準位置とすることができる。
【００２５】
〔請求項７に係る発明の作用効果〕
請求項７の回転体駆動制御装置においては、振動と衝撃により検出器間どうしの間隔が不変となるので、検出器間の位置誤差に伴う検出誤差を低減することができる。
【００２６】
〔請求項８に係る発明の作用効果〕
請求項８の画像形成装置においては、請求項１〜請求項７の構成に加え、回転体を感光体ドラムとし、感光体ドラムの回転周期変動を検出し、抑制するようにモータ速度制御をするので、転写画像の位置ずれや画素の伸縮を低減し、高画質を実現することができる。
【００２７】
〔請求項９に係る発明の作用効果〕
請求項９の画像形成装置においては、請求項８の構成に加え、感光体ドラム面の画像形成部換算で大口径歯車の歯の単一ピッチ誤差の影響を小さくなる構成にし、かつ、感光体ドラムの１回転周期の回転周期変動を検出し、この変動を抑制するようにモータ速度制御をするので、感光体ドラムの回転周期変動を抑制するだけでなく、バンディングも抑制し、高画質を実現することができる。
また、１段減速で部品点数を少なくし、かつ、モータ効率を高くできる。
【００２８】
〔請求項１０に係る発明の作用効果〕
請求項１０の画像形成装置においては、請求項８又は請求項９の構成に加え、感光体ドラムとモータの１回転に相当する回転周期変動をそれぞれ抑制するので、感光体ドラムとモータの回転周期変動による画像の位置ずれ、バンディング、画素の太り等も低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明を実施するための最良の形態について、実施例１〜実施例４に基づいて以下のように説明する。
【実施例１】
【００３０】
〔構成の説明（ＤＣモータ駆動系）〕
まず、実施例のＤＣモータ駆動系を説明する。
図２は、図１に示した４色タンデム型カラー画像形成装置の感光体ドラム駆動制御機構部の構成を説明する図であり、本実施形態の構成図である。
図２のＤＣサーボモータ６ａは駆動ギヤ１０ａを回転駆動し、駆動ギヤ１０ａは従動ギヤ１１ａに駆動力を伝達し、従動ギヤは感光体ドラム１ａを回転させる。感光体ドラム１ａの回転軸１２ａには、被検出部１３ａを備えた回転板９ａが設けられていて、感光体ドラム回転軸１２ａとともに回転する。このとき、被検出部１３ａが検出器１４ａを通過すると、検出器１４ａはパルス信号を制御器５に送信する。制御器５は、感光体ドラム１ａの回転周期変動を検出して、回転周期変動を抑制するようにモータ速度基準信号１６ａをＤＣサーボモータ６ａに送信する。また、他のＤＣサーボモータ６ｂ〜６ｄに連結されている駆動機構も同様の働きをする。
【００３１】
感光体ドラム１ａ〜１ｄはＤＣサーボモータ６ａ〜６ｄと駆動ギヤ１０ａ〜１０ｄと感光体ドラムの回転軸１２ａ〜１２ａに固定された従動ギヤ１１ａ〜１１ｄにより駆動される。歯車減速比はたとえば１：２０である。ここで、回転駆動機構の歯車列を１段としたのは、部品点数を少なくし低コストにするためと、歯車を２つにして歯形誤差や偏心による伝達誤差の要因を少なくするためである。また、１段減速機構としたことで高い減速比を設定すると、感光体ドラム回転軸１２ａ〜１２ｄ上にある従動ギヤ１１ａ〜１１ｄは感光体ドラム１ａ〜１ｄの径より大きな大口径歯車となる。したがって、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に換算した大口径歯車の単一ピッチ誤差は小さくなり、副走査方向の印字位置ずれと濃度むら（バンディング）の影響が少なくなる効果もある。ただし、減速比は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの目標回転角速度とＤＣモータ特性において、高効率が得られる回転角速度領域より決定される。
【００３２】
図３、図４は、図２に示した感光体ドラム１の回転駆動機構において、駆動ギヤ１０の歯数を２０枚、歯車減速比を１：２０、モータ回転数を１２００ｒｐｍとしてフィードバック制御した場合の感光体ドラム軸回転周期変動の時間特性と周波数特性を説明する図である。
図４から分かるように、感光体ドラム回転軸１２の大きな回転周期変動は３つある。
１つは、歯車噛合い周期（４００Ｈｚ）で発生している回転周期変動である。これは、歯の単一ピッチ誤差や負荷変動、慣性モーメントとの関係に起因するバックラッシュが主な原因である。しかし、本駆動機構の構成では、上記のように、従動ギヤ１１の径は感光体ドラム径より大きいので感光体ドラム上、つまり画像上に換算すると、歯単一ピッチ分の変動は小さく影響は少ない。
【００３３】
２つ目の変動は、モータ１回転（２０Ｈｚ）で発生している回転周期変動である。これは、モータ軸の駆動ギヤ１０における歯の累積ピッチ誤差や偏心による伝達誤差が主な原因である。ただし、本駆動機構の一実施例では、モータ軸の駆動ギヤ１０の回転周期は、従動ギヤ１１の半回転周期の自然数分の１となっている。つまり、感光体ドラム回転中心から光書き込み位置と転写位置へ向かう線の角度がπの場合は、光書き込み位置の変動と転写位置の変動が同位相となり、転写画像の位置ずれへの影響を軽減できる。ところが、この構成だけでは、搬送ベルトで搬送される転写紙と感光体ドラム間の速度差により画素の太りは抑圧できないので、回転周期変動を抑える方が、より画質がよくなる。なお、この位相合せをしておくと制御誤差があったときの影響を軽減でき、かつ感光体ドラム周期変動を検出するときの計測誤差を低減できる。また、感光体ドラム回転中心から光書き込み位置と転写位置へ向かう線の角度がπでない場合は、感光体ドラム回転中心から光書き込み位置と転写位置へ向かう線の角度をモータ軸が自然数回分だけ回転する角度になるようにする。
３つ目の変動は、感光体ドラム１回転（１Ｈｚ）で発生している回転周期変動である。これは、従動ギヤ１１の歯の累積ピッチ誤差や偏心による伝達誤差が主な原因である。
【００３４】
〔構成説明（感光体ドラム軸周期変動検出手段）〕
次いで、感光体ドラム軸周期変動検出手段について説明する。
まず、感光体ドラム軸１回転周期の変動を検出するための検出手段について図５を用いて説明する。
図５のエッジ検出型回転盤９（９ａ〜９ｄ）におけるエッジは、図２における被検出部１３（１３ａ〜１３ｄ）に対応している。検出器１４（１４ａ〜１４ｄ）は、回転軸に対して軸対称に配置されている。回転盤９（９ａ〜９ｄ）は、感光体ドラム回転軸１２を中心に回転するように軸上に固定されている。
図５の検出器１４（１４ａ〜１４ｄ）は、エッジの通過を検出するもので、検出器は発光素子と受光素子で形成され、発光素子と受光素子間で、エッジが通過して光を遮断したことを検知する構成である。
さらに、図６のように、被検出部１３ａ〜１３ｄを磁性体で形成し、検出器を磁気センサとした構成で被検出部の通過を検知する構成にすることもでき、また、図７のように、エッジ検出器は、回転盤の一方の固定部に発光素子と受光素子を形成した反射型で形成することもできる。
【００３５】
ここで、被検出部の定義について説明する。図５の被検出部は、光遮光部の前側エッジである。被検出部は遮光部の後側エッジとも定義できる。一般に、検出器は出力の立ち上がり部と立ち下がり部では、被検出部と検出器設置誤差による距離変動、回路系等で誤差が生じる。そのため、前記のエッジの定義では、立ち上がり部か立ち下がり部のどちらかで統一して計測しているので、この誤差を避けることができる。なお、本発明は、その機械的な構成のみならず、その処理方式においてもこれに限定されるものではない。
【００３６】
次に、被検出部と検出器の配置構成について説明する。
図５では、２つの検出器の組み合わせ１４ａと１４ｂが感光体ドラム軸１２ａを中心に１８０度離れた位置に設置されている。これは、感光体ドラム軸１２ａの軸心に対して、回転盤９ａの軸心に偏心があった場合に、その偏心による検出誤差を補正するために設置されている。同様に、検出器１４ｂと１４ｃは感光体ドラム軸１２ｂ、検出器１４ｃと１４ｄは感光体ドラム軸１２ｃ、検出器１４ｄと１４ｅは感光体ドラム軸１２ｄそれぞれを中心に１８０度離れた位置に設置されている。この詳細について図８を用いて説明する。
図８では、感光体ドラム回転軸１２よりも回転盤の軸心２０が左側に偏心して取付けられている。このとき、検出器１４ａ、１４ｂでの検出出力は次のとおりである。
【００３７】
検出器１４ａでは、回転軸１２の左側を構成する検出区間の角ＡとＢは、本来の感光体ドラム軸１２の四半回転よりも短い時間で検出され、右側の検出区間の角ＣとＤは、長い時間で検出される。同様に、検出器１４ｂでは、角ＡとＢは本来の感光体ドラム軸１２の四半回転よりも長い時間で検出され、右側の角ＣとＤは、短い時間で検出される。したがって、対角した角度を１８０度離れた別々の検出器で検出して、それらの区間の通過時間情報を平均化するような処理をすれば偏心の影響を打ち消すことができる。
【００３８】
ここで、回転盤の被検出部の配置について、それぞれの回転盤どうしの相互関係について説明する。図１４に示すように、回転盤の間にある検出器１４ｂ〜１４ｄに対して、検出器に最も近い被検出部それぞれの角度は、４５度ずつ異なるように配置されている。つまり、図１４では、｜θ１−θ２｜＝４５、｜θ３−θ４｜＝４５、｜θ５−θ６｜＝４５が成り立つ。この構成にすることで、一つの検出器に複数の被検出部が同時に通過することを防ぐことができる。図１５は４５度ずつ異なる配置にした場合に各検出器が発信するパルス信号を時間軸で観測したものである。検出器１４ｂ〜１４ｄのパルス信号は、当該検出器を挟む位置にある回転盤の被検出部が交互に通過する。
【００３９】
最後に、回転周期変動を検出し補正するためのホーム位置検出の構成について説明する。ホーム位置検出の構成で最も一般的な構成は、別の検出器と被検出部を設けることである。これは、回転周期変動検出の回転盤に設けなくてもよく、例えば、図９、図１０に示すように感光体ドラム軸の同心円上のフランジに設けてもよい。しかし、こうした方式は検出機構を複雑にする難点があり、新たに検出器を取付けるコストも要する。このような構成よりも簡易にした構成による実施例を次に説明する。
【００４０】
ホーム位置検出のために、一つの被検出部の構成を他の被検出部と差異を設ける構成について説明する。この場合、被基準検出部１７ａ〜１７ｄとして、図１１に示すように感光体ドラム回転軸１２ａ〜１２ｄを中心に環状に配設された被検出部のうち一つの被検出部の幅を広くする。この場合、検出器１４ａ〜１４ｅで検出したパルス信号を図１２に示す。被検出部の幅は、図１２のパルス信号から明らかなように一定で構成されている。つまり、検出器が被検出部の通過を検出したときのそのパルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間間隔は、おおよそ一定となる。しかし、検出器が被基準検出部１７ａ〜１７ｄを検出したときは、そのパルス信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間間隔が他と比較して明らかに長くなる。したがって、パルスの立ち上がりがから立下りまでの時間間隔と比較して長いパルスの時間間隔を検出したら、ホーム位置を通過したと判定できる。
【００４１】
そして、図１３−１〜図１３−４のフローチャートのように閾値を設けることで被基準検出部１７ａ〜１７ｄの通過を処理できる。このとき、閾値をパルス信号の時間間隔と比較するが、回転周期変動による時間変動はμｓｅｃのオーダーなのに対して、被基準検出部の通過による時間変動はｍｓｅｃのオーダーなので、ｍｓｅｃオーダーの閾値を設けることで、被基準検出部と被検出部の判別が可能となる。この被基準検出部を通過したときのパルス間隔の変化をもって、次に到来するパルスがホーム位置であることが分かるので、これを基準として検出あるいは制御をすることができる。また、それぞれの回転盤において、被基準検出部１７ａ〜１７ｄに対応する被検出部の幅が異なることで、検出器がどちらの被基準検出部を通過したかを簡易に判別できる。
【００４２】
〔動作説明（データ処理）〕
次いで、図２に示した感光体ドラム駆動制御機構の動作について、図１６を参照して説明する。
図１６は、本実施形態を示す画像形成装置における感光体ドラム１回転周期変動を軽減するためのモータ回転角速度を補正制御するためのデータ処理から補正制御までの手順の一例を示すフローチャートであり、これは図２に示した制御器５により所定の制御プログラムに基づいて処理される。
【００４３】
まず、感光体ドラム軸１回転に相当する回転周期変動を軽減する補正制御の前に、そのための補正用情報として、感光体ドラム軸１回転に相当する回転周期変動を検出する。この事前動作は、図１１のようにホーム位置が固定の場所に設定できる場合は商品出荷前の製造工程、あるいは感光体ドラム交換時に行っておけば感光体ドラム一回転周期変動を検出しなくても感光体ドラム周期変動補正動作をすぐできるが、ここではホーム位置が固定されて無い場合について述べる。この場合、電源投入後は常に感光体ドラム周期変動を検出しなければならないが、たとえば締結部が経時あるいは環境ですべり等が発生する場合は、予め規定された時間毎、枚数毎、などにユーザーの使用状況（プリント要求の無いタイミング）に合せたり、作像中に行ったりしてもよい。
【００４４】
制御器５はＤＣサーボモータ６を目標回転角速度ωｍで駆動させる指令信号を出力し（Ｓ１）、回転駆動する。ＤＣサーボモータ６の図示しない回転角速度検出器から出力される回転速度情報より、制御器５は目標とする回転速度に達したかどうかを判断し（Ｓ２）、目標とする回転速度に達しなかった場合は（Ｓ１）に戻り、目標とする回転速度に達していると判断した場合、被基準検出部をホーム位置として検出する（Ｓ３）。このとき、制御器５にある内蔵タイマユニットのカウンタを０に設定して（Ｓ４）、時間を計測していく。
【００４５】
検出器１４は、感光体ドラム軸に取付けられた被検出部１３の通過時にパルス信号を出力し、制御器５に送信する。制御器５は、パルス信号を受信したときの内蔵タイマユニットのカウンタで計測された時間をデータメモリに記録する。予め、被検出部の数をデータとして保持しておき、総被検出部数分のパルスが出力されることで感光体ドラム１回転と判断する。そして、１回転に要する時間を計測することで、感光体ドラム１回転の平均回転速度ωｄを算出する（Ｓ５）。この１回転に要する時間を計測する処理はモータの速度制御に定常誤差が生した場合に回転周期変動検出誤差を軽減できる。図２２に示すように、再びホーム位置を検出したときから被検出部を通過した順に、通過時間をＴ１，Ｔ２，Ｔ３と制御器５に内蔵されているデータ用メモリに記憶していく（Ｓ６）。このＳ６での手順は、前述したフローチャート図１３−１〜図１３−４に相当する。
【００４６】
図１３−１〜図１３−４におけるＴ０＿１２ａ，Ｔ１＿１２ａ，Ｔ２＿１２ａを、以降においては通過時間のデータＴ１，Ｔ２，Ｔ３とする。これらの通過時間データを用いて、ドラム１回転に相当する回転周期変動算出処理を実行する（Ｓ７）。
ドラム１回転に相当する回転周期変動算出処理（Ｓ７）は、感光体ドラム軸の１回転に相当する回転周期変動の振幅と位相を算出する機能を持っている。感光体ドラム軸では、図３で示したように回転周期変動が生じる。この変動成分のうち感光体ドラム軸１回転に相当する回転周期変動の振幅をＡ、ホーム位置を基準とした初期位相をα、平均回転速度ωｄをωとして算出する。算出処理は、以下の式１を解くことで求めることができる。
【００４７】
〔式１〕
2006189660.tif 000003
上記式１は、左辺の行列の逆行列を求めて解いても良いし、他の数値計算手法を利用しても良い。
これで、感光体ドラム軸の１回転周期の変動成分の振幅Ａとホーム位置を基準とした位相αが求まる。このＡとαの演算処理が終了後、モータ速度補正処理を実行する（Ｓ８）。まず、モータとドラムの減速比を考慮して振幅Ａ’をモータ軸回転速度の周期変動振幅に換算する（Ｓ８−１）。次に、位相αにπを加算して逆位相に換算する（Ｓ８−２）。（Ｓ８−１）と（Ｓ８−２）で算出された振幅Ａ’と位相α’で正弦信号を生成し、現在のモータ回転目標速度ωｍと合成し、補正したモータ回転目標速度ω´ｍを生成する（Ｓ８−３）。補正したモータ回転目標速度ω´ｍは、ホーム位置を基準とする時間ｔに対して、次の式２の通りに表現される。
〔式２〕
2006189660.tif 000004
なお、補正したモータ回転目標速度ω´ｍは、制御器５のメモリ内のモータ回転目標速度ωｍに記憶される。
そして、ホーム位置と同期をとって、モータ回転目標速度ωｍを指令信号として与え（Ｓ８）、感光体ドラム１回転に相当する回転周期変動を抑制する。
【実施例２】
【００４８】
実施例１では、感光体ドラムの回転軸に軸心対象に配置した２個の検出器で左右の回転盤の被検出部を検出することで、感光体ドラムの回転軸の回転周期変動を高精度に検出し制御する技術及びその性能向上効果について説明した。ここでは、検出器が回転盤の被検出部の通過を正確に検出するための構成について図１７を用いて説明する。
一般に、透過型、反射型に限らず、検出器の発光素子と受光素子間を通る光線は一定の面積をもっている。実施例１では、回転盤を同一平面上においた構成となっているため、隣接する回転盤の被検出部どうしが接触しないようにする必要がある。しかし、この場合、被検出部を検知する検出器は共通のため、どちらも検出できるように配置せねばならず、どうしても検出感度が低下してしまう。本実施例では、検出感度が低下しないように、隣接する回転盤は軸方向にずらして配置している。すなわち、図１７では、回転盤９ａと９ｃを上側に、回転盤９ｂと９ｄを下側に配置しており、こうすることで、より検出器の光照射部分に当るように、回転盤の被検出部を大きくすることができる。そして、照射の明暗差によってパルス信号の鋭敏さが変化していくるので、より高感度な検出が可能となる。
【実施例３】
【００４９】
実施例２では、検出器の検出感度を上げるため、隣接する回転盤を軸方向にずらして配置する方式について説明した。ここでは、検出精度を上げるため、検出器の振動を低減する構成について、図１８を用いて説明する。
本発明者等の研究により、対向配置の検出方式において、検出器の配置誤差が検出精度に与える影響は、回転軸に対して径方向は大きく、逆に周方向では小さいことが分かった。つまり、対向する検出器は軸との距離が前後しないように配置することが重要なのである。この径方向に現れる配置誤差の要因としては、振動や形状変化による曲がりが考えられる。したがって、検出器どうしを連結させる一体型形成により、それらの要因に対する耐性を向上することができる。
図１８では、実施例２の隣接する回転盤をずらして配置することに加えて、検出器を一体型で形成することで高感度、高精度な検出機構を実現している。
【実施例４】
【００５０】
実施例１から実施例３までは、感光体ドラムの１回転に相当する回転周期変動の検出のみが可能な検出構成について説明した。ここでは、モータ軸の１回転に相当する回転周期変動の検出も可能な検出機構について図２３を用いて説明する。モータ軸の１回転に相当する回転周期変動は図４における２０Ｈｚの周波数成分である。これは、感光体ドラムの露光から転写までの角度をモータ軸が整数回転するように構成することで、色ずれを無くすことができる。しかし、画素の太りや高速度で感光体ドラムを回転したときにバンディングとして発生する可能性がある。そこで、モータ軸の１回転に相当する回転周期変動も低減する必要がある。
図２３では、４つの小さな被検出部を集合した被検出部の集合１５ａ〜１５ｄで回転盤９ａ〜９ｄは構成されている。感光体ドラムの１回転に相当する回転周期変動を検出するときは、被検出部の集合１５ａ〜１５ｄそれぞれにおける最初の被検出部間の通過時間を検出する。そして、モータ軸の１回転に相当する回転周期変動では、被検出部の集合１５ａ〜１５ｄそれぞれの１組における４つの小さな被検出部間の通過時間を検出する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】は画像形成装置の一例の構成を模式的に示す斜視図。
【図２】は本発明の実施形態の全体を示す斜視図。
【図３】は感光体ドラム軸回転周期変動の時間特性の説明図。
【図４】は感光体ドラム軸回転周期変動の時間特性の他の説明図。
【図５】は本発明の実施形態における検出機構の説明用模式図。
【図６】は本発明の実施形態における磁気検出機構の説明図。
【図７】は本発明の実施形態における反射型の検出機構の説明図。
【図８】は回転盤が回転軸に対して偏心している状態の説明図。
【図９】は制御時のホーム位置をドラムの切り欠き部で構成したものの斜視図。
【図１０】は制御時のホーム位置をドラムの切り欠き部で構成したものの正面面図と側面図。
【図１１】は被検出部の一つを拡大することで被基準検出部とした構成の説明図。
【図１２】は被検出部の一つを幅広としたときの各検出部のパルス信号の説明図。
【図１３−１】は４連タンデム機で通過時間を検出する場合のフローチャート図。
【図１３−２】は４連タンデム機で通過時間を検出する場合のフローチャート図。
【図１３−３】は４連タンデム機で通過時間を検出する場合のフローチャート図。
【図１３−４】は４連タンデム機で通過時間を検出する場合のフローチャート図。
【図１４】は隣接する回転盤どうしの被検出部がもつ関係の説明図。
【図１５】は５個の検出器が発生したパルス信号と被検出部の対応関係の説明図。
【図１６】は本発明の実施形態全体のフローチャート図。
【図１７】は本発明の実施形態における、隣接する回転盤を軸方向にずらした配置関係の説明図。
【図１８】は本発明の実施形態における、検出機を軸一体化した構成の説明図。
【図１９】は回転軸を通る直線上に検出器を配置しない構成の説明図。
【図２０】は図１９で隣接する回転盤の被検出部を４５度ずらした構成の説明図。
【図２１】は被検出部にモータ１回転の回転周期変動を検出可能な被検出部を設けた構成の説明図。
【図２２】は被基準検出部を特別に設けないときの検出時間と検出機構の対応関係の説明図。
【符号の説明】
【００５２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ：感光体ドラム
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ：露光装置
３：転写ベルト
４：転写ベルトの駆動モータ
５：制御器
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ：感光体ドラムの駆動モータ（ＤＣサーボモータ）７：転写紙
９，９ａ，９ｂ，９ｂ，９ｃ：回転盤
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ：駆動ギヤ
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ：従動ギヤ
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ：感光体ドラム回転軸
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ：被検出部
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ：検出器
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ：被検出部の集合
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ：モータ速度基準信号
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ：被基準検出部
２０：回転盤の軸心
【図１】
2006189660.tif 000005
【図３】
2006189660.tif 000006
【図４】
2006189660.tif 000007
【図５】
2006189660.tif 000008
【図６】
2006189660.tif 000009
【図８】
2006189660.tif 000010
【図９】
2006189660.tif 000011
【図１０】
2006189660.tif 000012
【図１１】
2006189660.tif 000013
【図１２】
2006189660.tif 000014
【図１３−１】
2006189660.tif 000015
【図１３−２】
2006189660.tif 000016
【図１３−３】
2006189660.tif 000017
【図１３−４】
2006189660.tif 000018
【図１４】
2006189660.tif 000019
【図１５】
2006189660.tif 000020
【図１６】
2006189660.tif 000021
【図１７】
2006189660.tif 000022
【図１８】
2006189660.tif 000023
【図１９】
2006189660.tif 000024
【図２０】
2006189660.tif 000025
【図２１】
2006189660.tif 000026
【図２２】
2006189660.tif 000027
【図２】
2006189660.tif 000028
【図７】
2006189660.tif 000029